|
(11) | EP 0 201 050 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| (54) | Schwingungserreger mit mehreren Unwuchten in einem Gehäuse, insbesondere für Schwingförderrinnen des Untertagebetriebes |
| (57) Bei einem Schwingungserreger mit mehreren Unwuchten in einem Gehäuse, insbesondere
für Schwingförderrinnen des Untertagebetriebes, wobei die Unwuchten drehfest auf je
einer von mehreren, mit übereinstimmender Winkelgeschwindigkeit angetriebenen Unwuchtwellen
angeordnet sind und wenigstens eine Unwucht zur Änderung der Schwingung auf ihrer
Welle beweglich, beispielsweise schwenkbar gelagert ist und wobei ferner zur Unwuchteinstellung
ein Verstellgetriebe dient, welches eine Hohlwelle aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß als Eingang des gleichzeitig mehrere Unwuchten einstellenden Getriebes ein im
Gehäuse untergebrachter und von außen verstellbarer Schieber dient, in dem zueinander
und zur Verstellrichtung parallele Hohlwellen drehbar und schubfest gelagert sind,
welche konzentrisch außen auf einer Unwuchtwelle gelagert und von der zugeordneten
Unwucht mitgenommen werden, und daß an den Unwuchten und an den Hohlwellen miteinander
kämmende Verzahnungen angeordnet sind, die zur stufenlosen Verstellung der betreffenden
Unwucht bei der Änderung der Schwingung dienen. |
[0001] Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger mit mehreren Unwuchten in einem Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Schwingungserreger für Schwingförderrinnen des Untertagebetriebes. Beispielsweise dienen solche Schwingförderrinnen als Abzugsorgane unter Bunkern, die im Haupt- oder im Nebenschluß einer über Stetigförderer, z.B. Förderbänder laufenden Förderung von Förderkohle, seltener auch von Bergen angeordnet sind. Solche Bunker dienen als Zwischenspeicher, wenn das Fördervermögen der Stetigförderer zur Bewältigung der Fördermenge nicht ausreicht. Die Schwingförderrinne ist dann im Auslauf des Bunkers angeordnet und dient als Zuteiler eines nachgeschalteten Stetigförderers und als Bunkerverschluß. Bei einem derartigen Schwingförderer ist der Schwingungserreger in der Regel an der hinteren Traverse der Schwingrinne befestigt. Reicht die Energie eines Schwingförderers nicht aus, so verwendet man mehrere parallel angeordnete Schwingungserreger, was jedoch einen erheblichen Aufwand darstellt. Häufig reicht die Schwingungsenergie der insgesamt auf dem Rahmen einer Schwingrinne anzubringenden Schwingungserreger dann nicht aus, wenn die Schwingungen auf elektrischem Weg magnetisch erzeugt werden. Die Erfindung bezieht sich daher auf einen Schwingungserreger, welcher sich für hohe Leistungen auslegen läßt.
[0003] Solche Schwingungserreger erzeugen die Schwingungsenergie elektromotorisch. In einer Schwingrinne verläuft die Schwingrichtung gegenüber der Horizontale unter einem bestimmten Schwingwinkel. Für den Fördervorgang ist ein gegenläufiger Hin- und Hergang vorteilhaft. Elektromotorisch angetriebene Schwingungserreger ermöglichen es, praktisch beliebigen Leistungsanforderungen Genüge zu tun. Der Fördereffekt in einer Schwingrinne tritt dann dadurch ein, daß die meist von Exzenterscheiben gebildeten Unwuchten und die Schwingrinne mit dem Gewicht des elektromotorischen Antriebes und des Gehäuses des Schwingungserregers geradlinige und gegeneinander gerichtete Schwingbewegungen ausführen.
[0004] Elektromagnetische Schwingungserreger lassen sich auf einfache Weise stufenlos regeln. Dadurch ist es möglich, während des Betriebes den Strom des über die Schwingrinne laufenden Fördergutes zu steuern und zu regeln. Eine solche Steuerung kann eine Bandlage einbeziehen, welche vor dem Bunkerauslauf angeordnet ist und den Bunkeraustrag umgekehrt proportional der Fördermenge auf dem Band anpaßt. Die beschränkte Leistungsfähigkeit der elektromagnetischen Schwingungserreger hat aber bislang verhindert, daß derartige Steuerungen oder Regelungen bei entsprechenden Anwendungsfällen des Untertagebetriebes zum Zuge kommen konnten.
[0005] Es ist auch möglich, elektromotorische Schwingungserreger während des Betriebes durch Änderung der Exzentrizität der Unwuchtmassen zu steuern und zu regeln. Das mißlingt bisher jedoch abgesehen von Sonderfällen, in denen langsam laufende Maschinenteile mit derartigen, elektromotorisch angetriebenen Schwingungserregern zusammenwirken bei den u.a. an Schwingrinnen installierten Leistungen und den Betriebsdaten solcher Schwingungserreger. In diesen Fällen läßt sich der Förderstrom nur im Stillstand einstellen. Das aber schließt das Steuern und Regeln im Rahmen eines Systems aus, welches voraussetzt, daß die Änderung der Schwingung dem Stellbefehl der Steuerung während des Betriebes praktisch trägheitslos folgt.
[0006] Die Erfindung geht von einem Schwingungserreger mit elektromotorischem Antrieb aus (DE-PS 29 09 204). Hierbei ist eine der Unwuchten auf ihrer Unwuchtwelle fest gelagert; eine zweite Unwucht ist auf ihrer Unwuchtwelle schwenkbar angebracht. Die Unwucht läßt sich daher nur mit entsprechend geringer Wirkung steuern. Die Welle der schwenkbaren Unwucht ist zur Verstellung während des Betriebes als Zylinder eines hydraulischen Stellmotors ausgebildet, dessen Kolben mit einem Stift in eine spiralförmige Nut eines Wellenstumpfes eingreift und dadurch je nach Druckbeaufschlagung die Exzentrizität der Unwuchtmasse verändert. Da sich die Zylinderöffnung in einer gehäusefesten Druckkammer befindet, läßt sich die Verstellung unabhängig von der Drehbewegung der Unwuchtwelle herbeiführen.
[0007] In der Praxis zeigt sich, daß derartige Schwingungserreger mit hydraulischen Verstellgetrieben ihrer Aufgabe nicht gewachsen sind. Einerseits beruht das darauf, daß die insbesondere bei leistungsfähigen Schwingungserregern auftretenden hohen Wellen- und Lagerbelastungen das hydraulische System beeinträchtigen und insbesondere seine Abdichtung praktisch unmöglich machen. Andererseits muß das hydraulische System außerordentlich genau arbeiten, d.h. der Kolben muß mit kleinsten Druckmittelmengen in beiden Richtungen eine exakte Steuerbewegung ausführen können und danach absolut genau eingestellt bleiben. Das ist unter den Beanspruchungen während des Betriebes eines Schwingungserregers hinreichender Leistungsfähigkeit bislang eine nicht erfüllbare Forderung.
[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorisch angetriebenen Schwingungserreger der als bekannt vorausgesetzten Art so auszubilden, daß die Fasenlage der Unwuchten wirksam und auf einfache Weise unabhängig von der Drehzahl der Unwuchtwelle und der Größe der Unwuchtmassen stufenlos und praktisch trägheitslos eingestellt werden kann.
[0009] Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches l. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0010] Gemäß der Erfindung werden mehrere, vorzugsweise paarige Unwuchten mit Hilfe des ihnen gemeinsamen Schiebers gleichzeitig in ihrer Exzentrizität verändert. Das dazu erforderliche Verstellgetriebe ist ein mechanisches Getriebe, dessen Bauteile und Lager sich den Beanspruchungen während des Betriebes des Schwingungserregers anpassen lassen. Hierbei handelt es sich um die mitgenommenen Hohlwellen, welche als Verbindungsglieder in der von einem außerhalb des Gehäuses liegenden Einsteller ausgehenden kinematischen Kette wirken und den Eingang des Verzahnungsgetriebes bilden, mit dem die Exzentrizität der betreffenden Unwucht verändert wird.
[0011] Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Stellmotor der Schieber verstellt werden kann, was die Voraussetzung für eine unter betrieblichen Gesichtspunkten stufen- und trägheitslose Verstellung der 'Exzentriziät der Unwuchten während des Betriebes bildet. Da das Verstellgetriebe insgesamt praktisch selbsthemmend ist, wird jede einmal eingestellte Exzentrizität von dem Stellmotor festgehalten und ist dadurch nicht ohne weiteres unvorhersehbaren Änderungen während des Betriebes ausgesetzt. Man kann außerdem die Exzentrizität auch in Betriebspausen auf dem gleichen Wege ändern, wenn man den Stellmotor entsprechend betätigt. Günstig dürfte es in vielen Fällen jedoch sein, den willkürlichen Eingriff von außen auszuschließen. U.a. deswegen wird unter solchen Umständen die motorische Verstellung der erfindungsgemäß auch möglichen Handverstellung vorgezogen.
[0012] Mit den Merkmalen des Anspruches 2 werden die Voraussetzungen für die Anwendung einer drehenden Verstellbewegung geschaffen, welche über große Verstellwege eine exakte Feineinstellung der Exzentrizität der Unwuchten ermöglicht.
[0013] Gemäß der im Anspruch 3 wiedergegebenen Ausführungsform der Erfindung wird die Exzentrizität der Unwuchten durch Schwenken verändert, wodurch die Exzentrizität der Massenschwerpunkte der Unwuchten eingestellt wird. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Feineinstellung erzielt.
[0014] Mit den Merkmalen des Anspruches 4 wird dagegen die Exzentrizität der Unwuchten durch deren translatorische Bewegung gegenüber den Unwuchtwellen verändert. Diese Möglichkeit wird je nach den Einsatzbedingungen der im Anspruch 3 wiedergegebenen Ausführungsform vorgezogen.
[0015] Die Merkmale des Anspruches 5 ermöglichen es, unter Umgehung des Verstellgetriebes die Maße und die Exzentrizität der Unwuchten in Betriebspausen voreinzustellen. Dadurch ist es möglich, mit der während des Betriebes erfolgten Veränderung der Exzentrizität der Unwuchten von einem vorgewählten Wert auszugehen, der sich aus den jeweiligen Betriebsbedingungen ergibt.
[0016] Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsformen anhand der Figuren der Zeichnungen.
[0017] Es zeigen
Fig. 1 im Längsschnitt durch ein Gehäuse den Aufbau eines Schwingungserregers gemäß der Erfindung nach einer ersten Ausführungsform, wobei links unten eine Einzelheit wiedergegeben ist,
Fig. 2 im Längsschnitt ein Vorsatzgehäuse, das bedarfsweise mit der Ausführungsform nach Fig. 1 zusammen verwendet werden kann,
Fig. 3 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 4 schematisch in Ansicht die Einstellbarkeit der Unwuchten in der Ausführungsform nach Fig. 3.
[0018] Der in Fig. 1 dargestellte, allgemein mit 1 hezeichnete Schwingungserreger weist mehrere Unwuchten 2, 3 auf, die in der Darstellung der Fig. 1 in ihren Extremstellungen - wiedergegeben sind. Geänderte Fasenlagm sind ist an jeder Unwucht in zwei strichpunktiert wiedergegebenen Darstellungen zu erkennen. Die Unwuchten sind in einem allgemein mit 42 bezeichneten Gehäuse untergebracht. Der Antrieb erfolgt über eine Kupplung 3 durch einen Elektromotor, wobei zwischen Kupplung 3 und Motorwelle eine Kardanwelle eingeschaltet sein kann, um den Motor außerhalb des schwingenden Systems aufzustellen. Insbesondere eignet sich der dargestellte Schwingungserreger für die Anwendung auf der Quertraverse eines Schwingförderers des Untertagebetriebes, der,wie eingangs erläutert,den Verschluß und den Austrag eines Bunkers bildet.
[0019] Die beiden Unwuchten 2, 3 sind zwar in verschiedenen senkrechten Ebenen, sonst aber in übereinstimmender Weise angeordnet. Sie sitzen auf einer Nabe 4, 5, die ihrerseits mit einer radial angeordneten Madenschraube 6 bzw. 7 auf einer Vollwelle 8 bzw. 9 drehfest und schubfest fixiert ist. Die Wellen 8, 9 dienen als Unwuchtwellen, welche über die Naben 4, 5 die Unwuchten 2, 3 in Drehung versetzen. Die Wellen sind mit einem Stirnradvorgelege 10, 11 gekuppelt und mit der gleichen Drehzahl angetrieben.
[0020] Konzentrisch außen weist jede Unwuchtwelle 8, 9 eine Hohlwelle 12, 13 auf. Jede Hohlwelle sitzt in einem Wälzlager 14, 15 eines Schiebers 16. Die Hohlwellen 12, 13 sind damit schubfest im Schieber 16 gelagert. Infolge der Anordnung der beiden Unwuchten 2, 3 in nebeneinander liegenden Ebenen ist die Hohlwelle 13, welche der Unwuchtwelle 9 der Unwucht 2 zugeordnet ist, auf einem Gleitlager 17 gegenüber der Welle 9 gelagert. Das beruht darauf, daß die Hohlwelle 13 länger als die Hohlwelle 12 ist, weil die Unwucht 2 weiter von dem Schieber 16 als die Unwucht 4 entfernt ist. Beide Hohlwellen führen daher den scheibenförmigen Körper des Schiebers bei einer Verschiebung.
[0021] Der Schieber 16 läßt sich mit Hilfe einer Spindel 18, die über eine Welle 19 von einem nicht dargestellten Handrad oder über einen Stellmotor gedreht werden kann, parallel zu den beschriebenen Unwuchtwellen 8, 9 bzw. den Hohlwellen 12, 13 ver schieben. Auf den Enden der Hohlwellen sitzen Zahnstangen 20, 21, welche mit Ritzeln 22, 23 kämmen, die auf Gelenkwellen 24, 25 von Dreh-gelenken 26, 27 drehfest angeordnet sind. Der drehbewegliche Teil der Drehgelenke 26, 27 wird von den Unwuchten 2, 3 gebildet. Die geometrischen Achsen der Drehgelenke verlaufen senkrecht zu den geometrischen Achsen der Wellen 8, 9 bzw. 12, 13.
[0022] Im unteren Teil der Fig. 1 ist eine Anordnung zur Verstellung des Schiebers 16 wiedergegeben, die hauptsächlich für den elektromotorischen Antrieb des Schiebers 16 in Betracht kommt. Danach sitzt auf der Welle 9, welche drehfest mit der Spindel 18 verbunden ist, ein über ihre Unwuchtwelle 36 die Unwucht 3 ergänzt. Die beiden Wellen sind an beiden Enden in je einem Lager 37, 38 bzw. 39, 40. gelagert und an enem Ende mit einem Vorsprung 41, 42 versehen, welcher Schlüsselflächen aufweist. Eine entsprechend ausgebildete Aussparung in den Wellen 8, 9 nimmt formschlüssig die Vorsprünge 41 bzw. 42 auf, wenn das Vorsatzgehäuse 32 mit dem Gehäuse 2 verschraubt ist. Normalerweise sind diese Aussparungen mit Deckeln 43, 44 verschlossen.
[0023] Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 3 sitzen auf den Hohlwellen 13, 14 wiederum Zahnstangen 20, 21. Das Zahngetriebe ist der besseren Übersichtlichkeit halber für die Unwucht 2 in Fig. 4 wiedergegeben. Danach sitzt das Ritzel 22 auf einer Welle 53, welche in je einem Lagerbock 54 auf der Nabe 5 untergebracht ist. Die vorstehenden Enden der Welle 23 tragen je ein stirnverzahntes Rad 55, 56, welches auf je eine Zahnstange 57, 58 wirkt. Eine entsprechende Anordnung ist für die Unwucht 3 vorgesehen. Die Unwucht 2 ist auf ihrer Nabe 5 verschieblich gelagert, so daß eine Drehung ihrer Zahnräder 24 die Unwucht 2 in den Grenzen einer Langlochaussparung 59 gegenüber ihrer Nabe 5 und der Unwuchtwelle 9 verschieben kann. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt dazu jede Unwucht 2, 3 zwei Führungsleisten 60, welche eine Kulissenführung für einen Vorsprung 61 bilden, in dem das Langloch 59 ausgespart ist. Der feststehende Teil der Kulissenführung wird von der jeweiligen Nabe 4, 5 gebildet.
[0024] Schneckenrad 28, das mit Hilfe einer Schnecke 29 auf einer Schneckenwelle 30 angetrieben wird. Die Schneckenwelle 30 ist aus dem Gehäuse herausgeführt. Im Gegensatz zur oberen Darstellung der Fig. l ist deswegen die Welle 19 in der Stirnwand 31 des Gehäuses gelagert.
[0025] Im Betrieb wird über die Kupplung 3 die Unwuchtwelle 8 in Drehung versetzt, wodurch sich auch die Unwuchtwelle 9 infolge ihrer Verbindung durch das Vorgelege 10, 11 mit der Unwuchtwelle 8 dreht. Befinden sich die Unwuchten in der mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellung, so erreicht ihre Exzentrizität ihr Maximum. Sobald über die WElle 19 die Spindel 18 gedreht wird, wird der Schieber 16 axial verschoben und nimmt dabei die Hohlwellen 12, 13 mit. Infolgedessen bewegen sich die Zahnstangen 20, 21 gegenüber den Ritzeln 22, 23 der Drehgelenke 26, 27, wodurch die Unwuchten 2, 3 verschwenkt werden. Diese Änderung vermindert die Exzentrizität der Unwuchten 2, 3 und damit die gewünschte Schwingung.
1. Schwingungserreger mit mehreren Unwuchten in einem Gehäuse, insbesondere für Schwingförderrinnen
des Untertagebetriebes, wobei die Unwuchten drehfest auf je einer von mehreren, mit
übereinstimmender Winkelgeschwindigkeit angetriebenen Unwuchtwellen angeordnet sind
und wenigstens eine Unwucht zur Änderung der . Schwingung . auf ihrer Welle beweglich,
beispielsweise schwenkbar gelagert ist und wobei ferner zur Unwuchteinstellung ein
Verstellgetriebe dient, welches eine Hohlwelle aufweist , dadurch gekennzeichnet ,
daß als Eingang des gleichzeitig mehrere Unwuchten (2, 3) verstellenden Getriebes
ein im Gehäuse (42) untergebrachter und von außen verstellbarer Schieber (16) dient,
in dem zueinander und zur Verstellrichtung parallele Hohlwellen (12, 13) drehbar und
schubfest gelagert sind, welche konzentrisch außen auf je einer Unwuchtwelle (8, 9)
angeordnet und von der betreffenden Unwucht mitgenommen werden, und daß an den Unwuchten
(2, 3) und an den Hohlwellen (12, 13) miteinander kämmende Verzahnungen (20, 22; 21,
23; 34, 35, 36) angeordnet sind, die zur stufenlosen Verstellung der betreffenden
Unwucht (2, 3) bei der Änderung der Schwingung dienen.
2. Schwingungserreger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß als Schieberantrieb
eine Spindel (18) und ein Schneckengetriebe (28 bis 30) dienen, dessen Schneckenwelle
(30) aus dem Gehäuse (42) herausgeführt ist.
3. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet ,
daß die Unwuchten (2, 3) auf ihren Naben (4, 5) in einem Gelenk (26, 27) gelagert
sind, dessen Achse senkrecht zur Unwucht- und Hohlwellenachse verläuft, und daß jedes
Gelenk (26, 27) eine Gelenkwelle (24, 25) aufweist, auf der die betreffende Unwucht
(2, 3) drehfest gelagert ist, wobei als Wellenantrieb ein auf der Gelenkwelle (24,
25) drehfestes Ritzel (22, 23) und eine an der Hohlwelle (12, 13) feste Zahnstange
(20, 21) dienen.
4. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ritzel (22) zum Antrieb einer Ritzelwelle (53) mit drehfesten Ritzeln (55, 56)
für Zahnstangen (57, 58) dient, welche auf einer Langlochführung (59) der auf der
Nabe (4, 5) geführten Unwucht (2, 3) befestigt sind.
5. Schwingungserreger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch je eine
Unwucht (33, 35) auf getrennten Wellen (34, 36) in einem Zusatzgehäuse (32) untergebracht
ist und die Massen der Unwuchten zur Voreinstellung der verstellbaren Unwuchten (2,
3) dienen.